(57)【要約】  手術用顕微鏡は、手術中の術野の光学的及びデジタル画像の術中観察を補助してもよい。光学画像は、手術用顕微鏡の対物レンズからの光学的ビーム経路を使用して見られてもよい。デジタル画像は、デジタル画像を表すデジタルテータを、例えば手術用顕微鏡の接眼レンズを通じて使用者に対して出力するためのディスプレイに出力する画像システムへと光学的ビーム経路を方向転換又は分割することにより生成されてもよい。
2019527567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術中に画像を表示するための方法であって、
手術用顕微鏡を使用して使用者に対して術野のアナログ画像を表示するステップであって、前記アナログ画像は前記手術用顕微鏡の対物レンズからの光を含むステップと、
前記手術用顕微鏡を使用して前記術野のデジタル画像を表示するための第一の指示を受け取るステップと、
前記第一の指示に応答して、前記対物レンズからの前記光を前記デジタル画像を取得できる画像システムへと方向転換させるステップと、
表示装置を使用して、前記術野の前記デジタル画像を前記使用者に対して表示するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記デジタル画像に対してデジタル処理を実行するステップをさらに含み、前記デジタル処理は、
前記デジタル画像のコントラストを変更すること、
前記デジタル画像の明るさを変更すること、
前記デジタル画像にテキストアノテーションで注釈を付加すること、
前記デジタル画像に測定結果表示で注釈を付加すること、及び
前記デジタル画像にデジタルマーカで注釈を付加すること
から選択される少なくとも１つの動作を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記手術用顕微鏡を使用して前記術野の前記アナログ画像を表示するための第二の指示を受け取るステップと、
前記第二の指示に応答して、前記光を前記手術用顕微鏡の接眼レンズへと方向転換させるステップと、
前記接眼レンズ内で前記アナログ画像を表示するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記対物レンズからの光を方向転換させるステップは、
前記光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、前記光を前記画像システムへと方向転換させるステップと、
前記光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、前記デジタル画像を前記接眼レンズへと方向転換させるステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
光を前記接眼レンズへと方向転換させるステップは、
前記光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、前記光を前記接眼レンズへと方向転換させるステップと、
前記光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、前記光を前記接眼レンズへと方向転換させるステップと、
をさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記対物レンズからの光を方向転換させるステップは、
前記光の光路内にあるビームスプリッタを使用して、前記光を前記画像システムと前記光路との間で分割するステップと、
前記光路内にあるビームコンバイナを使用して、前記デジタル画像を前記光路に重ねるステップと、
前記ビームスプリッタと前記ビームコンバイナとの間のシャッタを制御して、前記対物レンズからの前記光の伝播を制御するステップと、
前記デジタル画像を表示するための前記表示装置への電力を制御するステップと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
手術中に画像を表示する手術用顕微鏡であって、
前記手術用顕微鏡の対物レンズからの光の方向転換を使用者に対する表示のために制御できるコントローラを含み、前記コントローラはさらに、
術野のアナログ画像を前記使用者に対して表示することであって、前記アナログ画像は前記対物レンズからの光を含む、表示すること、
前記術野のデジタル画像を表示するための第一の指示を受け取ること、
前記第一の指示に応答して、前記対物レンズからの前記光を、前記デジタル画像を取得できる画像システムへと方向転換させること、及び
表示装置を使用して前記術野の前記デジタル画像を前記使用者に対して表示することができる手術用顕微鏡。
【請求項８】
前記コントローラはさらに、
前記デジタル画像に対してデジタル処理を行うことができ、前記デジタル処理は、
前記デジタル画像のコントラストを変更すること、
前記デジタル画像の明るさを変更すること、
前記デジタル画像にテキストアノテーションで注釈を付加すること、
前記デジタル画像に測定結果表示で注釈を付加すること、及び
前記デジタル画像にデジタルマーカで注釈を付加すること
から選択される少なくとも１つの動作を含む、請求項７に記載の手術用顕微鏡。
【請求項９】
前記コントローラはさらに、
前記手術用顕微鏡を使用して前記術野の前記アナログ画像を表示するための第二の指示を受け取ること、
前記第二の指示に応答して、前記光を前記手術用顕微鏡の接眼レンズへと方向転換させること、及び
前記接眼レンズ内で前記アナログ画像を表示することができる、
請求項７に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１０】
前記対物レンズからの光を方向転換させることは、
前記光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、前記光を前記画像システムへと方向転換させることと、
前記光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、前記デジタル画像を前記接眼レンズへと方向転換させることと、
をさらに含む、請求項９に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１１】
光を前記接眼レンズへと方向転換させることは、
前記光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、前記光を前記接眼レンズへと方向転換させることと、
前記光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、前記光を前記接眼レンズへと方向転換させることと、
をさらに含む、請求項９に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１２】
前記対物レンズからの光を方向転換させることは、
前記光の光路内にあるビームスプリッタを使用して、前記光を前記画像システムと前記光路との間で分割することと、
前記光路内にあるビームコンバイナを使用して、前記デジタル画像を前記光路に重ねることと、
前記ビームスプリッタと前記ビームコンバイナとの間のシャッタを制御して、前記対物レンズからの前記光の伝播を制御することと、
前記デジタル画像を表示するための前記表示装置への電力を制御することと、
をさらに含む、請求項９に記載の手術用顕微鏡。
【請求項１３】
手術中に画像を表示する手術用顕微鏡のためのコントローラであって、
使用者に対して術野のアナログ画像を表示することであって、前記アナログ画像は対物レンズからの光を含む、表示すること、
前記術野のデジタル画像を表示するための第一の指示を受け取ること、
前記第一の指示に応答して、前記対物レンズからの前記光を、前記デジタル画像を取得できる画像システムへと方向転換させること、及び
表示装置を使用して前記術野の前記デジタル画像を前記使用者に対して表示することができるコントローラ。
【請求項１４】
さらに、前記デジタル画像に対してデジタル処理を行うことができ、前記デジタル処理は、
前記デジタル画像のコントラストを変更すること、
前記デジタル画像の明るさを変更すること、
前記デジタル画像にテキストアノテーションで注釈を付加すること、
前記デジタル画像に測定結果表示で注釈を付加すること、及び
前記デジタル画像にデジタルマーカで注釈を付加すること
から選択される少なくとも１つの動作を含む、
請求項１３に記載のコントローラ。
【請求項１５】
さらに、前記手術用顕微鏡を使用して前記術野の前記アナログ画像を表示するための第二の指示を受け取ること、
前記第二の指示に応答して、前記光を前記手術用顕微鏡の接眼レンズへと方向転換させること、及び
前記接眼レンズ内で前記アナログ画像を表示することができる、
請求項１３に記載のコントローラ。
【請求項１６】
前記対物レンズからの光を方向転換させることは
前記光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、前記光を前記画像システムへと方向転換させることと、
前記光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、前記デジタル画像を前記接眼レンズへと方向転換させることと、
をさらに含む、請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１７】
光を前記接眼レンズへと方向転換させることは、
前記光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、前記光を前記接眼レンズへと方向転換させることと、
前記光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、前記光を前記接眼レンズへと方向転換させることと、
をさらに含む、請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１８】
前記対物レンズからの光を方向転換させることは、
前記光の光路内にあるビームスプリッタを使用して、前記光を前記画像システムと前記光路との間で分割することと、
前記光路内にあるビームコンバイナを使用して、前記デジタル画像を前記光路に重ねることと、
前記ビームスプリッタと前記ビームコンバイナとの間のシャッタを制御して、前記対物レンズからの前記光の伝播を制御することと、
前記デジタル画像を表示するための前記表示装置への電力を制御することと、
をさらに含む、請求項１５に記載のコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は眼科手術に関し、より詳しくは、手術用顕微鏡における光学的及びデジタル可視化に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼科学において、目の手術、すなわち眼科手術は毎年何万人もの患者の視力を保存し、改善している。しかしながら、視野が眼内のごくわずかな変化により影響を受けやすいこと及び多くの眼構造が微細で繊細な性質であることから、眼科手術は施行が難しく、非常に軽微な、又は一般的でない手術上のエラーを低減させ、又は手技の精度を少し高めるだけで術後の患者の視力に大きな差を生じさせる可能性がある。
【０００３】
眼科手術は、眼及び付属の視覚構造に対して行われる。より詳しくは、硝子体網膜手術は、眼の内部、例えば硝子体液及び網膜等に係る様々な繊細な手技を含む。黄斑上膜、糖尿病性網膜症、硝子体出血、黄斑円孔、網膜剥離、及び白内障手術の合併症などを含む多くの眼科病変の治療において視覚特性を改善するために、異なる硝子体網膜手術手技が、時としてレーザと共に使用される。例えば、硝子体網膜手術中、眼科医は典型的に、手術用顕微鏡を使用して角膜を通じて眼底を見て、その間に強膜を穿刺する手術器具が挿入されて、様々な異なる手技の何れかが行われ得る。手術用顕微鏡は、硝子体網膜手術中に眼底の画像及び、任意選択によりその照明を提供する。
【０００４】
その他の種類の手術では、手術用顕微鏡は手術手技中に様々な術野に使用されてよい。
【０００５】
典型的な手術用顕微鏡は、顕微鏡の対物レンズを通じて伝送される光から形成される術中画像を見るためのアナログ光学系を備える。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示されている本開示の実施形態は、手術用顕微鏡を用いる光学的及びデジタル可視化を提供する。本明細書において開示される手術用顕微鏡を使った光学的及びデジタル可視化により、手術用顕微鏡の使用者は手術中に見るためのアナログ画像又はデジタル画像の何れかを選択できる。このようにして、画像の明るさ、コントラストのほか、視野に付加されるデジタルアノテーションの制御等、デジタル画像により可能となる補正が、術中の視野確保のために提供され得る。
【０００７】
１つの態様において、手術中に画像を表示するための、開示されている方法は、手術用顕微鏡を使用して使用者に対して術野のアナログ画像を表示するステップを含む。この方法において、アナログ画像は、手術用顕微鏡の対物レンズからの光を含んでいてもよい。この方法は、手術用顕微鏡を使用して術野のデジタル画像を表示するための第一の指示を受け取るステップを含んでいてもよい。第一の指示に応答して、この方法は、対物レンズからの光をデジタル画像の取得が可能な画像システムへと方向転換させるステップと、表示装置を使用して、術野のデジタル画像を使用者に対して表示すステップとを含んでいてもよい。
【０００８】
開示されている実施形態の何れかにおいて、この方法は、デジタル画像に対してデジタル処理を実行するステップをさらに含んでいてもよい。この方法において、デジタル処理は、デジタル画像のコントラストを変更すること、デジタル画像の明るさを変更すること、デジタル画像にテキストアノテーションで注釈を付加すること、デジタル画像に測定結果表示で注釈を付加すること、及びデジタル画像にデジタルマーカで注釈を付加することから選択される少なくとも１つの動作を含んでいてもよい。
【０００９】
開示されている実施形態の何れかにおいて、この方法は、手術用顕微鏡を使用して術野のアナログ画像を表示するための第二の指示を受け取るステップをさらに含んでいてもよい。第二の指示に応答して、この方法は、対物レンズからの光を手術用顕微鏡の接眼レンズへと方向転換させるステップと、接眼レンズ内でアナログ画像を表示するステップと、を含んでいてもよい。
【００１０】
開示されている実施形態の何れかにおいて、対物レンズからの光を方向転換させるステップは、光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、光を画像システムへと方向転換させるステップと、光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、デジタル画像を接眼レンズへと方向転換させるステップと、をさらに含んでいてもよい。
【００１１】
方法の開示されている実施形態の何れかにおいて、光を接眼レンズへと方向転換させるステップは、光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、光を接眼レンズへと方向転換させるステップと、光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、光を接眼レンズへと方向転換させるステップと、をさらに含んでいてもよい。
【００１２】
方法の開示されている実施形態の何れかにおいて、対物レンズからの光を方向転換させるステップは、光の光路内にあるビームスプリッタを使用して、光を画像システムと光路との間で分割するステップと、光路内にあるビームコンバイナを使用して、デジタル画像を光路に重ねるステップと、ビームスプリッタとビームコンバイナとの間のシャッタを制御して、対物レンズからの光の伝播を制御するステップと、デジタル画像を表示するための表示装置への電力を制御するステップと、をさらに含んでいてもよい。
【００１３】
他の態様において、手術中に画像を表示する手術用顕微鏡が開示される。手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡の対物レンズからの光の方向転換を使用者に対する表示のために制御できるコントローラを含んでいてもよい。手術用顕微鏡において、コントローラはさらに、術野のアナログ画像を使用者に対して表示することができてもよい。手術用顕微鏡において、アナログ画像は対物レンズからの光を含んでいてもよい。手術用顕微鏡において、コントローラはさらに、術野のデジタル画像を表示するための第一の指示を受け取ることができてもよい。第一の指示に応答して、コントローラはさらに、対物レンズからの光を、デジタル画像を取得できる画像システムへと方向転換させ、表示装置を使用して術野のデジタル画像を使用者に対して表示することができてもよい。
【００１４】
手術用顕微鏡の実施形態の何れかにおいて、コントローラはさらに、デジタル画像に対してデジタル処理を行うことができてもよく、デジタル処理は、デジタル画像のコントラストを変更すること、デジタル画像の明るさを変更すること、デジタル画像にテキストアノテーションで注釈を付加すること、デジタル画像に測定結果表示で注釈を付加すること、及びデジタル画像にデジタルマーカで注釈を付加することから選択される少なくとも１つの動作を含む。
【００１５】
手術用顕微鏡の実施形態の何れかにおいて、コントローラはさらに、手術用顕微鏡を使用して術野のアナログ画像を表示するための第二の指示を受け取ることができてもよい。第二の指示に応答して、コントローラはさらに、光を手術用顕微鏡の接眼レンズへと方向転換させ、接眼レンズの中でアナログ画像を表示することができてもよい。
【００１６】
手術用顕微鏡の実施形態の何れかにおいて、対物レンズからの光を方向転換させることは、光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、光を画像システムへと方向転換させることと、光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、デジタル画像を接眼レンズへと方向転換させることと、をさらに含んでいてもよい。
【００１７】
手術用顕微鏡の実施形態の何れかにおいて、光を接眼レンズへと方向転換させることは、光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、光を接眼レンズへと方向転換させることと、光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、光を接眼レンズへと方向転換させることと、をさらに含んでいてもよい。
【００１８】
手術用顕微鏡の実施形態の何れかにおいて、対物レンズからの光を方向転換させることは、光の光路内にあるビームスプリッタを使用して、光を画像システムと光路との間で分割することと、光路内にあるビームコンバイナを使用して、デジタル画像を光路に重ねることと、ビームスプリッタとビームコンバイナとの間のシャッタを制御して、対物レンズからの光の伝播を制御することと、デジタル画像を表示するための表示装置への電力を制御することと、をさらに含んでいてもよい。
【００１９】
さらに別の態様において、手術中に画像を表示するための手術用顕微鏡のためのコントローラが開示される。コントローラは、使用者に対して術野のアナログ画像を表示することができてもよく、アナログ画像は対物レンズからの光を含む。コントローラはさらに、術野のデジタル画像を表示するための第一の指示を受け取ることができてもよい。第一の指示に応答して、コントローラはさらに、対物レンズからの光を、デジタル画像を取得できる画像システムへと方向転換させ、表示装置を使用して術野のデジタル画像を使用者に対して表示することができてもよい。
【００２０】
開示されている実施形態の何れかにおいて、コントローラはさらに、デジタル画像に対してデジタル処理を行うことができてもよく、デジタル処理は、デジタル画像のコントラストを変更すること、デジタル画像の明るさを変更すること、デジタル画像にテキストアノテーションで注釈を付加すること、デジタル画像に測定結果表示で注釈を付加すること、及びデジタル画像にデジタルマーカで注釈を付加することから選択される少なくとも１つの動作を含む。
【００２１】
開示されている実施形態の何れかにおいて、コントローラはさらに、手術用顕微鏡を使用して術野のアナログ画像を表示するための第二の指示を受け取ることができてもよい。第二の指示に応答して、コントローラはさらに、光を手術用顕微鏡の接眼レンズへと方向転換させ、接眼レンズの中でアナログ画像を表示することができてもよい。
【００２２】
開示されている実施形態の何れかにおいて、対物レンズからの光を方向転換させることは、光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、光を画像システムへと方向転換させることと、光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、デジタル画像を接眼レンズへと方向転換させることと、をさらに含んでいてもよい。
【００２３】
コントローラの開示されている実施形態の何れかにおいて、光を接眼レンズへと方向転換させることは、光の光路内にある第一のミラーシャッタを制御して、光を接眼レンズへと方向転換させることと、光路内にある第二のミラーシャッタを制御して、光を接眼レンズへと方向転換させることと、をさらに含んでいてもよい。
【００２４】
コントローラの開示されている実施形態の何れかにおいて、対物レンズからの光を方向転換させることは、光の光路内にあるビームスプリッタを使用して、光を画像システムと光路との間で分割することと、光路内にあるビームコンバイナを使用して、デジタル画像を光路に重ねることと、ビームスプリッタとビームコンバイナとの間のシャッタを制御して、対物レンズからの光の伝播を制御することと、デジタル画像を表示するための表示装置への電力を制御することと、をさらに含んでいてもよい。
【００２５】
本発明及びその特徴及び利点をより完全に理解するために、ここで、下記のような添付の図面と共に下記の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１Ａ】アナログ及びデジタルディスプレイを備える手術用顕微鏡のある実施形態のうちの選択された要素のブロック図である。
【図１Ｂ】アナログ及びデジタルディスプレイを備える手術用顕微鏡のある実施形態のうちの選択された要素のブロック図である。
【図２】手術用顕微鏡のデジタルディスプレイのある実施形態である。
【図３】コントローラのある実施形態のうち選択された要素のブロック図である。
【図４】手術用顕微鏡における光学及びデジタル可視化の方法のうち選択された要素のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の説明の中で、開示される主旨の説明を容易にするために、例として詳細事項が示されている。しかしながら、当業者にとっては、開示された実施形態が例示的であり、考えうるすべての実施形態を網羅しているわけではないことが明らかであろう。
【００２８】
本明細書で使用される限り、ハイフンでつながれた参照番号の形は、ある用途の具体的な個別例を指しており、ハイフンの付いていない参照番号の形は、集合的な要素を指す。それゆえ、例えば装置「１２−１」は、装置「１２」として集合的に呼ばれ、その中の何れの１つも総合的に装置「１２」と呼ばれてもよいある分類の装置の個別例を示す。
【００２９】
手術及び術野の一例において上述したように、手術用顕微鏡は眼科手術中、患者の眼を見るために使用される。例えば、硝子体網膜手術中、外科医は手術用顕微鏡を、例えば角膜上に設置されたコンタクトレンズと共に使用して、患者の眼底を見てもよい。他の個別例では、手術用顕微鏡は、例えば白内障手術中に、角膜、虹彩、及び水晶体を見るために使用されてもよい。典型的な手術用顕微鏡は、手術用顕微鏡の対物レンズを通って伝送される光から形成されたアナログ画像を提供する。アナログ画像はよく知られており、例えば照明のダイナミックレンジの広さ、高い解像度、及び良好な奥行き認識等、光学特性の点である程度のフレキシビリティを提供するが、アナログ画像ではデジタル画像により術中の視野確保のために提供される様々な補正を提供できない。デジタル画像は、光が対物レンズから、光学センサの電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ等の感光センサ（カメラ）を有する画像システムへと伝送されると形成される。感光センサはデジタル画像をデジタルデータに変換し、これらは様々な方法を使用して処理でき、また、その後、手術用顕微鏡の使用者がデジタル画像を見るためにディスプレイに送信できる。
【００３０】
本開示は、手術用顕微鏡における光学的及びデジタル可視化に関する。本明細書において開示されている手術用顕微鏡中の光学的及びデジタル可視化のための方法及びシステムにより、使用者は手術中に手術をしながら術野を見るためにアナログ画像及びデジタル画像の何れかを選択でき得る。本明細書において開示されている手術用顕微鏡中の光学的及びデジタル可視化のための方法及びシステムにより、見る前のデジタル画像のデジタル画像処理によって、アナログ画像だけでは得られない様々な画像補正を提供することができ得る。本明細書において開示されている手術用顕微鏡中の光学的及びデジタル可視化のための方法及びシステムにより、デジタル画像のコントラスト、デジタル画像の明るさ、を変更するため、デジタル画像にテキストアノテーションで注釈を付加する、デジタル画像に測定結果表示で注釈を付加する、及びデジタル画像にデジタルマーカで注釈を付加するためのデジタル画像処理が可能となり得る。本明細書において開示されている手術用顕微鏡中の光学的及びデジタル可視化のための方法及びシステムにより、さらに、アナログ画像だけでは観察が困難又は不可能な可能性があるデジタル画像内の特徴物、例えば術野における組織構造の検出、抽出、又は補正が可能となり得る。このようにして、本明細書において開示されている手術用顕微鏡における光学的及びデジタル可視化のための方法及びシステムは、手術中に手術をしながら見られる画像の情報と品質の大幅な改善を提供し得る。
【００３１】
詳しくは後述するように、手術用顕微鏡における光学的及びデジタル可視化は、対物レンズからのビームの光路内にある１対のミラーシャッタを使用して実現されてもよい。第一のミラーシャッタにより、対物レンズからの光を接眼レンズに向かって（アナログ画像を見るため）又は画像システムに向かって（デジタル画像を生成するため）方向付けることが可能となり得る。画像システムは、デジタル画像がデジタルデータとして取得された後に、様々な画像補正とアノテーションを行ってもよい。画像システムはすると、デジタル画像を（デジタルデータの形態で）ディスプレイに出力してもよく、これは接眼レンズから見ることができる。第二のミラーシャッタにより、対物レンズからの光を接眼レンズに向かって（アナログ画像を見るため）方向付けることができ、又はディスプレイからの光を接眼レンズに向かって（デジタル画像を出力するため）方向付けることが可能になり得る。代替的に、ビームスプリッタ及びビームコンバイナをそれらの間のシャッタと共に使用して、光学画像、デジタル画像、又は光学画像とデジタル画像の重畳の何れかを選択してもよい。各種の実施形態において、手術用顕微鏡は双眼光学系で設計されてもよく、それによって左の接眼レンズビームと右の接眼レンズビームの各々が、それぞれ左の接眼レンズと右の接眼レンズの中にアログ画像又はデジタル画像の何れかを同時に表示することができ、これについては後で詳しく説明する。
【００３２】
ここで図面を参照すると、図１Ａは、アナログ及びデジタルディスプレイを備える手術システム１００を示すブロック図である。手術システム１００は正確な縮尺で描かれておらず、図式的な表現である。詳しくは後述するように、手術システム１００は、眼科手術中に人の眼１１０をアナログ画像又はデジタル画像で見て、分析するために使用されてもよい。手術用顕微鏡１２０は、術野が眼である眼科手術で使用されるように示されているが、本明細書において開示される方法及びシステムは、手術用顕微鏡が使用される何れの種類の手術及び術野にも応用されてよいことがわかるであろう。図のように、手術システム１００は、手術用顕微鏡１２０−１、コントローラ１５０、画像システム１４０、ディスプレイ１２２のほか、ミラーシャッタ１２８、１３０、双眼接眼レンズ１２６、及び対物レンズ１２４を含む。図１Ａは、眼底を見ることのできるコンタクトレンズ１１２を用いる硝子体網膜手術のための手術システム１００の例示的な配置を示しており、手術ツール１１６及び照明器具１１４が使用されてもよいことに留意されたい。各種の実施形態では、例えばコンタクトレンズ１１２は使用されなくてもよく、手術システム１００は眼１１０の角膜及び関連する構造を直接見るために使用されてもよいことがわかるであろう。
【００３３】
図のように、手術用顕微鏡１２０−１は、光学的機能を説明するために図式的に描かれている。手術用顕微鏡１２０−１は様々な実施形態において、その他の各種の光学的、電子的、機械的構成要素を含んでいてもよいことがわかるであろう。例えば、接眼レンズからの光路１１８に沿った各種のレンズ及び光学素子は、説明を明瞭にするために図１Ａでは省略されている。したがって、対物レンズ１２４は眼１１０の所望の倍率又は視野を提供するための選択可能な対物レンズを表していてもよい。対物レンズ１２４は眼１１０からの光を受け取ってもよく、これは手術用顕微鏡１２０−１又は、様々な実施形態において、照明器具１１４のような他の光源により生成されてもよい。図１Ａに示されているように、左の接眼レンズビーム１１８−Ｌ及び右の接眼レンズビーム１１８−Ｒは、眼１１０から発せられる光、例えば対物レンズ１２４を通じて入射光を伝送する光源（図示せず）からの反射光の形態であってもよい。光源は、手術用顕微鏡１２０−１を使用して見るためのアナログ画像又はデジタル画像の生成について同じであってもよいことに留意されたい。
【００３４】
図１Ａにおいて、手術用顕微鏡１２０−１は、別のものであるが実質的に同等の２つの光路、すなわち左の接眼レンズビーム１１８−Ｌ及び右の接眼レンズビーム１１８−Ｒを有する双眼配置で示されており、これによって左の接眼レンズ１２６−Ｌ及び右の接眼レンズ１２６−Ｒを含む双眼接眼レンズ１２６で見ることができる。対物レンズ１２４から、左の接眼レンズビーム１１８−Ｌはミラーシャッタ１２８−Ｌに到達してもよく、これは左の接眼レンズビーム１１８−Ｌを画像システム１４０−Ｌへと反射するか、又は左の接眼レンズビーム１１８−Ｌを左の接眼レンズ１２６−Ｌに向かって透過させるように制御可能である。ミラーシャッタ１２８−Ｌが左の接眼レンズビーム１１８−Ｌを透過させた場合、左の接眼レンズビーム１１８−Ｌはミラーシャッタ１３０−Ｌに到達し、これは、左の接眼レンズビーム１１８−Ｌを左の接眼レンズ１２６−Ｌに向かって透過させるか、又はディスプレイ１２２−Ｌからの出力光を左の接眼レンズ１２６−Ｌへと反射するように制御可能である。同様に、対物レンズ１２４から、右の接眼レンズビーム１１８−Ｒはミラーシャッタ１２８−Ｒに到達してもよく、これは右の接眼レンズビーム１１８−Ｒを画像システム１４０−Ｒへと反射するか、又は右の接眼レンズビーム１１８−Ｒを右の接眼レンズ１２６−Ｒに向かって透過させるように制御可能である。ミラーシャッタ１２８−Ｒが右の接眼レンズビーム１１８−Ｒを透過させた場合、右の接眼レンズビーム１１８−Ｒはミラーシャッタ１３０−Ｒに到達し、これは、右の接眼レンズビーム１１８−Ｒを右の接眼レンズ１２６−Ｒに向かって透過させるか、又はディスプレイ１２２−Ｒからの出力光を右の接眼レンズ１２６−Ｒへと反射するように制御可能である。したがって、手術用顕微鏡１２０−１において、ミラーシャッタ１２８、１３０がそれぞれの接眼レンズビーム１１８を透過させると、眼１１０のアナログ画像が双眼接眼レンズ１２６で見られ、ミラーシャッタ１２８、１３０がそれぞれの接眼レンズビーム１１８を反射すると、眼１１０のデジタル画像が双眼接眼レンズ１２６において見られる。画像システム１４０は、左右のビームをサポートする１つのシステムであってもよく、図１Ａにおいては、説明を明瞭にするために１４０−Ｌ及び１４０−Ｒとして示されていることに留意されたい。
【００３５】
ディスプレイ１２２は、液晶デバイス（ＬＣＤ）アレイ等のデジタル表示装置を表していてもよい。ディスプレイ１２２−Ｌは、左の接眼レンズ１２６−Ｌのためのデジタル画像を生成してもよく、その一方で、ディスプレイ１２２−Ｒは、右の接眼レンズ１２６−Ｒのためのデジタル画像を生成してもよい。幾つかの実施形態において、ディスプレイ１２２は小型表示装置を含み、これは使用者が見るように画像を双眼接眼レンズ１２６に出力し、手術用顕微鏡１２０−１の接眼光学系の中に組み込まれる。ディスプレイ１２２は左右で異なる表示領域を有する１つの装置であってもよく、図１Ａでは説明を明瞭にするために１２２−Ｌ及び１２２−Ｒとして示されていることに留意されたい。
【００３６】
図１Ａにおいて、コントローラ１５０は、例えばデジタル画像を示すデジタルデータを送信するために、ディスプレイ１２２との電気インタフェースを有していてもよい（図示せず）。このようにして、コントローラ１５０は、画像システム１４０からのデジタル画像を示すデジタルデータを受信してもよく、デジタルデータを本明細書に記載されているように修正してもよく、デジタル画像をディスプレイ１２２に出力してもよく、これは双眼接眼レンズ１２６で見られる。画像システム１４０、ディスプレイ１２２、及びコントローラ１５０の間の電気インタフェースはデジタルデータ処理をサポートしていてもよいため、コントローラ１５０はデジタルデータに対し、比較的高いフレームリフレッシュレートで、リアルタイムで画像処理を実行してもよく、それによって手術用顕微鏡１２０−１の使用者は、レイテンシがほとんど又はまったくない実質的に瞬間的な表示を体験し得る。ディスプレイ１２２は、ｖｉｄｅｏ  ｇｒａｐｈｉｃｓ  ａｒｒａｙ（ＶＧＡ）、ｅｘｔｅｎｄｅｄ  ｇｒａｐｈｉｃｓ  ａｒｒａｙ（ＸＧＡ）、ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｉｓｕａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＤＶＩ）、ｈｉｇｈ−ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＨＤＭＩ）等、対応する表示の種類のための表示標準に適合してもよい。
【００３７】
図１Ａの手術用顕微鏡１２０−１の配置で、画像システム１４０は、希望に応じて様々な異なる種類の画像システムの何れを表してもよい。画像システム１４０は、光が対物レンズ１２４から画像システム１４０に伝送される際にデジタル画像を取得してもよい。画像システム１４０は、光学センサの電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ等の感光センサ（カメラ）を有していてもよい。感光センサは、デジタル画像をデジタルデータに伝送し、これは様々な方法を使用して処理でき、その後、手術用顕微鏡１２０−１の使用者がデジタル画像を見るためのディスプレイ１２２に送信できる。気付くように、画像システム１４０はデジタル画像に対する各種のデジタル処理を実行してもよい。特定の実施形態において、図２に関してさらに詳しく述べるように、画像システム１４０により行われるデジタル処理は、デジタル画像のコントラストを変更すること、デジタル画像の明るさを変更すること、デジタル画像にテキストアノテーションで注釈を付加すること、デジタル画像に測定結果表示で注釈を付加すること、及びデジタル画像にデジタルマーカで注釈を付加することのうちの何れか１つ又は複数を含んでいてもよい。
【００３８】
手術システム１００の動作において、まず、ミラーシャッタ１２８、１３０は対物レンズ１２４からの光を接眼レンズビーム経路１１８に沿って双眼接眼レンズ１２６へと透過させて、アナログ画像を見られるように設定されてもよい。使用者はしたがって、例えば眼科手術中に手術をしながら、手術用顕微鏡１２０−１を使用して眼１１０のアナログ画像を見てもよい。すると、使用者は、デジタル画像を処理するために、第一の指示、例えばコマンドを（ボタン、ソフトウェアコマンド、音声コマンド、ジェスチャ等を使用して）コントローラ１５０に提供してもよい。すると、コントローラ１５０はミラーシャッタ１２８、１３０を作動させて、ミラーが接眼レンズビーム経路１１８の中に設置されるようにしてもよい。その結果、対物レンズ１２４からの光は画像システム１４０へと方向転換し、そこでは光が取得され、デジタル式にサンプリングされてデジタルデータの形態でデジタル画像が生成される。使用者による指示又は設定に応じて、画像システム１４０は画像に対して所望のデジタル画像処理をさらに行ってもよい。デジタル画像処理が行われた後（又はデジタル画像処理が行われない場合）、その結果として得られるデジタルデータとしてのデジタル画像がディスプレイ１２２に送信されてもよく、これはデジタル画像を使用者が見るために双眼接眼レンズ１２６へと出力する。それに加えて、後のある時点で、使用者は手術用顕微鏡１２０−１をアナログ画像観察用に戻すための第二の指示を提供してもよく、それによってミラーシャッタ１２８、１３０は前述のように、再び光を接眼レンズビーム経路１１８に沿って双眼接眼レンズ１２６へと透過させるように設定される。このようにして、使用者はアナログ画像とデジタル画像を見るように繰り返し切り換えることができてもよい。
【００３９】
手術用顕微鏡スキャニング機器１００には、本開示の範囲から逸脱せずに、改良、追加、又は省略が行われてもよい。手術システム１００の構成要素は、本明細書に記載されているように、特定の用途に応じて統合又は分離されてもよい。手術システム１００は、幾つかの実施形態において、より多い、より少ない、又は異なる構成要素を使用して実装されてもよい。
【００４０】
図１Ｂは、アナログ及びデジタルディスプレイを備える手術システム１０１を示すブロック図である。手術システム１０１は、正確な縮尺によって描かれておらず、図式的な表現である。手術システム１０１は、手術システム１００の中で前述の手術用顕微鏡１２０−１の代わりに使用されてもよい第二の実施形態の手術顕微鏡１２０−２を示しているが、手術システム１００の様々な他の詳細事項は、説明を明瞭にするために手術システム１０１から省略されている。
【００４１】
具体的には、手術用顕微鏡１２０−２では、例えば対物レンズ１２４からの接眼レンズビーム１１８−Ｌはビームスプリッタ１５８−Ｌを透過してもよく、これは接眼レンズビーム１１８−Ｌを、画像システム１４０−Ｌへの第一のビームと、接眼レンズビーム１１８−Ｌに沿って伝播する残りの光という２つのビームに分割する。１つの例では、強度の３０％は第一のビームへと方向付けられ、強度の７０％は接眼レンズビーム１１８−Ｌの中に残る。ビームコンバイナ１６０−Ｌは、ディスプレイ１２２−Ｌからのデジタル画像を受信して、このデジタル画像を接眼レンズビーム１１８−Ｌに重ねてもよい。それに加えて、シャッタ１５９−Ｌは、ビームスプリッタ１５８−Ｌからの接眼レンズビーム１１８−Ｌの伝播を制御してもよい。ビームスプリッタ１５８−Ｒ、シャッタ１５９−Ｒ、及びビームコンバイナ１６０−Ｒを用いた同様の配置が、手術用顕微鏡１２０−２の右の接眼レンズについても実装されてよい。それゆえ、手術用顕微鏡１２０−２において、光学画像は、シャッタ１５９を開き、ティスプレイ１２２をオフにすることによって見られてもよい。手術用顕微鏡１２０−２において、デジタル画像は、シャッタ１５９を閉じ、ディスプレイ１２２をオンにすることによって見られてもよい。手術用顕微鏡１２０−２において、光学画像とデジタル画像は、シャッタ１５９を開き、ディスプレイ１２２をオンにすることによって重ねられてもよい。
【００４２】
手術用顕微鏡１２０−２では、幾つかの実施形態において、シャッタ１５９は手動シャッタであってもよく、ディスプレイ１２２及び画像システム１４０をオンにするための電力もまた、手動で制御されてよい。しかしながら、特定の実施形態において、シャッタ１５９はコントローラ１５０により制御されるサーボ機構式シャッタであってもよく、ディスプレイ１２２もまた、コントローラ１５０の制御下で電源のオンとオフが行われてよい。それに加えて、画像システム１２２への電力も、例えばデジタル画像が取得されるか否かを制御するために、コントローラ１５０により制御されてよい。例えば、コントローラ１５０において光を画像システムへと方向転換するための指示が受け取られると、画像システムは、電源をオンにすることによってデジタル画像を取得できてもよく、又は画像システムが電源オンにされて、デジタル画像を取得できるようになったことのチェックが行われてもよい。
【００４３】
図２は、ある実施形態の手術用顕微鏡のデジタル画像２００を示す。デジタル画像２００は、手術システム１００を操作している使用者によって（図１Ａ参照）、図１Ａ又は１Ｂに関して上述したようにデジタル画像が選択されたときに見られる視野を表していてもよい。図のように、表示画像２００は、アナログ画像（図示せず）と比較して、様々な点で修正されていてもよい。具体的には、デジタル画像のコントラスト及び明るさは、使用者が選択する数値又は数値範囲に変更又は修正されてもよい。デジタル画像２００のその他の特性も、例えばデジタル画像を含むデジタルデータにおける各種の強度及び色値を表示するために使用される色を明示するカラーパレット等も修正されてよい。換言すれば、何れかの所望のカラーパレットによるカラーマッピンクが使用されてもよく、これにはグレイスケール又は、グレイの代わりに何れかの任意の色を使用する他の単色カラーパレットが含まれる。
【００４４】
図２において、デジタル画像への様々なアノテーションが示されており、これらは前述のように、コントローラ１５０により、デジタル画像処理によって生成されてもよい。具体的には、マーカ２０４−１は所望の特徴物の位置に示されてもよく、例えば「網膜裂孔」というテキストで注釈が付加されたマーカ２０４−１は網膜裂孔の位置を示す。他のマーカ２０４−２及び２０４−３は、手作業又は組織構造の自動検出の何れかにより、血管、膜、又はその他の関連する特徴物等、様々な特徴物に関連付けられてもよい。また、領域２０６は、網膜上膜（ＥＲＭ）等の膜の縁を示すために、「膜縁部」というテキストで注釈が付加された領域的アノテーションの例を示す。さらに、特定のアノテーションは、眼に対して行われた実際の測定結果、例えば測定結果２０８を表してもよく、これは「ツール先端から網膜まで：０．９７ｍｍ」というテキストを含むアノテーションであり、この場合、ツールの先端から網膜までの距離が測定され、デジタル画像２００内にリアルタイムで表示される。様々な実施形態において、他の種類のアノテーション及びマーカも使用されてよいことに留意されたい。
【００４５】
ここで、図３を参照すると、図１Ａに関して上述したある実施形態によるコントローラ１５０のうちの選択された要素を説明するブロック図が提示されている。図３に示される実施形態において、コントローラ１５０はプロセッサ３０１を含み、これは共有バス３０２を介して、集合的にメモリ３１０で示されるメモリ媒体に連結される。
【００４６】
コントローラ１５０は、図３に示されるように、通信インタフェース３２０をさらに含み、これはコントローラ１５０を各種の外部エンティティ、例えば画像システム１４０やディスプレイ１２２などに接続することができる。幾つかの実施形態において、通信インタフェース３２０は、コントローラ１５０がネットワーク（図３では示されず）につながるように動作できる。手術用顕微鏡における光学的及びデジタル可視化に適した実施形態において、コントローラ１５０は、図３に示されるように、デジタルインタフェース３０４を含んでいてもよく、これは共有バス３０２又はその他のバスを、ディスプレイ１２２又は外部ディスプレイ（図示せず）等の１つ又は複数のディスプレイのための出力に接続する。
【００４７】
図３において、メモリ３１０は永続性及び揮発性媒体、固定又はリムーバブル媒体、並びに磁気及び半導体媒体を包含する。メモリ３１０は、命令、データ、又は両方を記憶するように動作できる。図のメモリ３１０は、命令群又はシーケンス、すなわちオペレーティングシステム３１２と、画像制御アプリケーション３１４とを含む。オペレーティングシステム３１２は、ＵＮＩＸ又はＵＮＩＸ−ｌｉｋｅオペレーティングシステム、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）ファミリのオペレーティングシステム、又は他の適当なオペレーティングシステムであってよい。画像制御アプリケーション３１４は、本明細書に記載されているような、デジタル画像処理を実行してよい。
【００４８】
ここで、図４を参照すると、本明細書に記載されている、手術用顕微鏡における光学的及びデジタル可視化のためのある実施形態による方法４００のうち選択された要素のフローチャートが、フローチャート形式で描かれている。方法４００は、使用者が手術システム１００を操作している間にコントローラ１５０（又は画像制御アプリケーション３１４）が実行してもよいステップ及び手順を説明する。方法４００の中に記載されている特定の動作は任意選択であってもよく、又は別の実施形態においては配置しなおされてもよいことに留意されたい。方法４００の中で言及されている使用者とは、外科医又はその他の医療関係者であってもよい。幾つかの実施形態において、方法４００の少なくとも特定の部分は自動化されてもよく、例えば手術用顕微鏡１２０−１の特定の点に関連付けられるサーボ機構による制御を用い、例えばミラーシャッタ１２８、１３０を作動させる、ディスプレイ１２２又は画像システム１４０への電源を制御する、及び手術用顕微鏡１２０−２におるシャッタ１５９を制御する。
【００４９】
方法４００は、ステップ４０２で、術野のアナログ画像を手術用顕微鏡の使用者に対して表示することによって開始されてもよく、アナログ画像は、手術用顕微鏡の対物レンズからの光を含む。ステップ４０４で、手術用顕微鏡を使用して術野のデジタル画像を表示するための第一の指示が受け取られる。ステップ４０４で、第一の指示は、使用者により提供される使用者入力を表していてもよい。ステップ４０６で、対物レンズからの光は、デジタル画像を取得することのできる画像システムへと方向転換させられる。例えば図１Ｂに示されるような幾つかの実施形態において、第一の指示は、画像システム１４０への電力を制御して、それによって画像システム１４０がデジタル画像を取得できるようにするために使用されてもよい。ステップ４０８で、デジタル画像に対してデジタル画像処理が行われる。ステップ４０９で、眼のデジタル画像が表示装置を使用して使用者に対して表示される。ステップ４０９で、表示装置はデジタル画像を手術用顕微鏡の接眼レンズに出力してもよい。ステップ４１０で、手術用顕微鏡を使用して眼のアナログ画像を表示するための第二の指示が受け取られる。ステップ４１０で、第二の指示は使用者により提供される使用者入力を表していてもよい。ステップ４１２で、光は手術用顕微鏡の接眼レンズへと方向転換させられる。図１Ｂに示されるような幾つかの実施形態において、光を方向転換させる代わりに、シャッタ１５９と、ディスプレイ１２２への電力が制御されて、接眼レンズの中に光学画像を表示してもよい。４１２の後、方法４００は動作４０２に戻る。方法４００は、対応するステップで第一の指示又は第二の指示を受け取るために待機してもよいことに留意されたい。
【００５０】
本明細書において開示されるように、手術用顕微鏡は手術中に術野の光学的及びデジタル画像を手術しながら見ることをサポートしてもよい。光学画像は、手術用顕微鏡の対物レンズからの光学的ビーム経路を使用して見られてもよい。デジタル画像は、光学的ビーム経路を画像システムへと方向転換させるか、分割することによって生成されてもよく、画像システムは、デジタル画像を表すデジタルデータを、例えば手術用顕微鏡の接眼レンズを通じて、使用者に対して出力するためにディスプレイに出力する。
【００５１】
上記で開示された主旨は例示であって制約的ではないと考えられるものとし、付属の特許請求の範囲は本開示の実際の主旨と範囲に含まれる改良、改善、及び他の実施形態のすべてをカバーするものとする。それゆえ、法的に可能な最大限度まで、本開示の範囲は下記の特許請求の範囲及びそれらの均等物の可能な限り最も広い解釈により判断されるものとし、上記の詳細な説明により制約又は限定されないものとする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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